6.4生活中的圆周运动 基础练习(Word版含答案)

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名称 6.4生活中的圆周运动 基础练习(Word版含答案)
格式 doc
文件大小 631.2KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2022-03-13 16:05:25

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文档简介

6.4、生活中的圆周运动
一、选择题(共16题)
1.一个小物块从内壁粗糙的半球形碗边下滑,在下滑过程中由于摩擦力的作用,物块的速率恰好保持不变,如图所示,下列说法中正确的是( )
A.物块所受合外力为零
B.物块所受合外力越来越大
C.物块所受合外力大小保持不变,但方向时刻改变
D.物块所受摩擦力大小不变
2.一个圆盘绕竖直转轴在水平面内匀速转动,盘面上距转轴有一定距离的地方放置一小物块,小物体随圆盘一起做匀速圆周运动,小物块所受力的个数为( )
A.1个 B.2个 C.3个 D.5个
3.在高速路的拐弯处,路面往往设计成外高内低。如图,设拐弯路段是半径为R的圆弧,当汽车以车速v拐弯时,车轮与路面之间的横向(即垂直于前进方向)摩擦力等于零,则在该弯道处(  )
A.车速为v时,汽车受到重力、支持力、向心力的作用
B.车速只要低于v,车辆便会向内测滑动
C.车速只要高于v,车辆便会向外侧滑动
D.v的数值与汽车的质量无关
4.一辆汽车在水平路面上行驶时对路面的压力为N1,在拱形路面上行驶中经过最高处时对路面的压力N2,已知这辆汽车的重力为G,则:( )
A.N1G C.N25.关于离心运动,下列说法中正确的是(  )
A.日常生活中遇到的离心运动都是有危害的,要防止任何离心运动的发生
B.物体受到向心力作用,但可能做离心运动
C.做匀速圆周运动的物体,只要向心力的数值发生变化,就将做离心运动
D.做匀速圆周运动的物体,在外界提供的向心力突然变大时将做离心运动
6.以下说法中正确的是(  )
A.航天飞机中的物体处于失重状态,是指地球对它的吸引力和向心力平衡
B.火车转弯速率小于规定的数值时,外轨受的压力会增大
C.汽车过拱形桥的最高点时,对桥的压力大于汽车的重力
D.汽车过凹形桥的最低点时,处于超重状态
7.如图所示,一质量为M的人站在台秤上,台秤的示数表示人对秤盘的压力;一根长为R的细线一端系一个质量为m的小球,手拿细线另一端,小球绕细线另一端点在竖直平面内做圆周运动,且小球恰好能通过圆轨道最高点,则下列说法正确的是(  )
A.小球运动到最高点时,小球的速度为零
B.当小球运动到最高点时,台秤的示数最小,且为Mg
C.小球在a、b、c三个位置时,台秤的示数相同
D.小球从c点运动到最低点的过程中台秤的示数增大,人处于超重状态
8.如图所示,长为L的轻杆中点和末端各固定一个质量均为m的A、B小球,杆可在竖直面内转动,将杆拉至某位置释放,当其末端刚好摆到最低点时,下半段受力恰好等于B球重的5倍,则杆上半段受到的拉力大小(  )
A.7mg B.8mg C.9mg D.10mg
9.如图所示,在匀速转动的水平圆盘上有两个质量相同的物块P和两物块均可视为质点,它们随圆盘一起做匀速圆周运动,线速度大小分别为和,向心力大小分别为和下列说法中正确的是  
A. B. C. D.
10.如图所示,长为L的轻杆,一端固定一个小球,另一端固定在轴上,使小球在竖直平面内作圆周运动。重力加速度为g。下列叙述不正确的是(  )
A.小球在最高点时的最小速度
B.小球在最高点时,杆对球的作用力可能为支持力
C.小球在最高点时的速度v由逐渐增大,杆对小球的拉力也逐渐增大
D.小球在最低点时,杆对球的作用力一定为拉力
11.如图所示,一个内壁光滑的圆锥形筒的轴线垂直于水平面,圆锥筒固定不动,有两个质量相等的小球A和B紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动,则以下说法中正确的是(  )
A.A球的角速度等于B球的角速度
B.A球的线速度小于B球的线速度
C.A球的运动周期小于B球的运动周期
D.A球对筒壁的压力等于B球对筒壁的压力
12.如图所示,某同学用硬塑料管和一个质量为m的铁质螺丝帽研究匀速圆周运动,将螺丝帽套在塑料管上,手握塑料管使其保持竖直并在水平方向做半径为r的匀速圆周运动,则只要运动角速度合适,螺丝帽恰好不下滑,假设螺丝帽与塑料管间的动摩擦因数为μ,认为最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力。则在该同学手转塑料管使螺丝帽恰好不下滑时,下述分析正确的是(  )
A.螺丝帽受的重力与最大静摩擦力平衡
B.螺丝帽受到杆的管的角速度
C.螺丝帽受到杆的弹力方向水平向外,背离圆心
D.若杆的转动加快,螺丝帽有可能相对杆发生运动
13.如图所示,将完全相同的两个小球A、B,用长L = 0.8m的细绳悬于以v = 4m/s向右匀速运动的小车顶部,两球与小车前后壁接触,由于某种原因,小车突然停止运动,此时悬线的拉力之比FA∶FB为(g = 10m/s2)(  )
A.1∶1 B.2∶1 C.3∶1 D.4∶1
14.如图所示,A、B为两质量相同的质点,用不同长度的轻质细线悬挂在同一点O,在同一水平面上做匀速圆周运动,则(  )
A.A的角速度与B的角速度大小相等
B.A的线速度比B的线速度大
C.A的加速度比B的加速度小
D.A所受细线的拉力比B所受的细线的拉力小
15.如图所示,一倾斜的匀质圆盘绕垂直于盘面的固定对称轴以恒定角速度转动,盘面上离转轴距离2.5m处有一小物体与圆盘始终保持相对静止。物体与盘面间的动摩擦因数为,盘面与水平面的夹角为30°,g取。则的可能取值为(  )
A. B. C. D.
16.如图所示,在匀速转动的水平圆盘上,沿半径方向放着用细线相连的质量为m的两个物体A和B,它们分居圆心两侧,与圆心距离分别为RA=r,RB=2r,与盘间的动摩擦因数μ相同,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,当圆盘转速从零缓慢增大到两物体刚好还未发生滑动过程中,下列说法正确的是(  )
A.A受到的摩擦力一直增大
B.角速度为ω=时物块恰好相对圆盘滑动
C.A受到摩擦力方向指向圆心
D.细线最大拉力是
二、填空题
17.一辆汽车行驶到半径为R的圆弧形凸形桥最高点时速度大小为,汽车质量为m,重力加速度为g,则汽车在凸形桥最高点受到的桥面支持力F=_____,此时汽车处于_____状态(填“超重”或“失重”)。
18.如图所示,质量为1.0×103kg的汽车,行驶到一座半径为40m的圆形凸形桥顶时,如果汽车对桥的压力恰好为零,则此时汽车向心力大小为________N,汽车的速度大小为_____________m/s.(g取10m/s2)
19.如图(a) 所示,A、B为钉在光滑水平面上的两根铁钉,小球C用细绳拴在铁钉B上(细绳能承受足够大的拉力), A、B、C在同一直线上。t=0时,给小球一个垂直于绳的速度,使小球绕着两根铁钉在水平面上做圆周运动,在整个运动过程中小球速率保持不变。在时间内,细绳的拉力随时间变化的规律如图(b) 所示,设绳长为d,则两钉子间的距离为____ ;细绳第三次碰钉子到第四次碰钉子的时间间隔为___s。
20.如图所示,质量为m的小球置于正方体的光滑硬质盒子中,盒子的边长略大于球的直径。某同学拿着该盒子在竖直平面内做半径为R的匀速圆周运动,已知重力加速度为g,空气阻力不计,要使盒子在最高点A时盒子与小球之间恰好无作用力,则该盒子在B点(与圆心O等高)时的速度大小为____________、盒子对球的作用力大小为_____________。
综合题
21.已知绳子长度为L栓一质量为m的小球(可看作质点),一端固定于O点,让其在水平面内作匀速圆周运动如图所示。当绳子L与竖直方向的夹角为θ,求:
(1)细线的力F的大小及小球向心力的大小;
(2)小球运动线速度的大小;
(3)小球运动角速度大小和周期。
22.质量为4000kg 的卡车,通过圆弧半径为50m 的凸形桥最高点O
(1)如果此卡车以 18km/h 的速度通过最高点 O,它对桥面的压力是多少?
(2)如果要使卡车在凸形桥最高点O 时,对桥面没有压为,它的速度至少应该多大?
23.为了深入研究过山车的安全性能,某同学制作了如图所示的装置:倾斜轨道AB长度为L=5.2m,与水平方向的夹角θ=30°,通过水平轨道BC与竖直圆轨道相连,圆轨道出口为水平轨道DE,整个轨道在同一竖直平面内,除AB段以外都不计摩擦,轨道AB与BC以微小圆弧相接,保证小物块通过相接处时机械能不会损失。一个可视为质点的小物块从某一高处以初速度水平抛出,到A点时的速度方向恰好沿AB方向,并沿倾斜轨道滑下、已知物块与倾斜轨道的动摩擦因数,不计空气阻力,重力加速度g取10m/s2。
(1)求小物块经过A点和B点时的速度分别为多大;
(2)若小物块不会脱离轨道,并能从圆轨道出口DE滑出,则竖直圆轨道的半径应该满足什么条件?
(3)若调整圆轨道的半径,保证小物块不会脱离轨道并且能够滑回倾斜轨道AB,则小物块进入轨道后可以多少次通过圆轨道上距离水平轨道高为0.02m的某一点?
24.如图所示,在一内壁光滑环状管道位于竖直面内,其管道口径很小,环半径为R(比管道的口径大得多)。一小球直径略小于管道口径,可视为质点。此时小球滑到达管道的顶端,速度大小为,重力加速度为g。请作出小球的受力示意图。
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.C
【详解】
A.物体速率不变,匀速圆周运动,合力提供向心力不为零,A错误.
B.因为速率不变,所以,合外力大小不变,B错误.
C.合外力大小不变,但方向时刻指向圆心提供向心加速度,C正确.
D.因为切线方向加速度为零,速率不变,所以摩擦力始终与重力沿切线方向分力大小相等,而因为重力与切线夹角时刻在变,重力沿切线方向分力大小在变,摩擦力大小在变,D错误.
故选C。
2.C
【详解】
小物块受到重力、圆盘的支持力、以及指向圆心的静摩擦力,静摩擦力提供做圆周运动的向心力,所以受到3个力,故C正确;ABD错误
故选C
3.D
【详解】
A.车速为v时,汽车所受的重力、支持力的合力恰好作为向心力,没有单独受到一个向心力的作用,A错误;
B.车速低于v,车辆有向圆心滑动的趋势,会受到背离圆心的静摩擦力作用,不会向内测滑动,B错误;
C.车速高于v,车辆有做离心运动的趋势,会受到指向圆心的静摩擦力作用,不会马上向外侧滑动,只有当速度足够大,使静摩擦力达到最大时,才会向外侧滑动,C错误;
D.设路面内外侧倾角为,由牛顿第二定律可得
解得
v与汽车的质量m无关,D正确。
故选D。
4.C
【详解】
汽车在水平路面上行驶时对路面的压力等于其重力;汽车通过凸圆弧形路面顶部时,由汽车的重力和桥面的支持力的合力提供汽车的向心力,即:
解得:
则:
根据牛顿第三定律可知,汽车对路面的压力为
A.N1B.N1>G与分析不符,故B项错误;
C.N2D.N2=G与分析不符,故D项错误.
5.B
【详解】
当物体受到的合力的大小不足以提供物体所需要的向心力的大小时,物体就要远离圆心,此时物体做的就是离心运动。
A.日常生活中遇到的离心运动不都是有危害的,有时会利用离心运动的例如洗衣机甩水桶,A错误;
B.向心力的突然变小时,合力小于了物体需要的向心力,物体要做离心运动,B正确。
CD.合力大于需要的向心力时,物体要做向心运动,合力小于所需要的向心力时,物体就要远离圆心,做的就是离心运动,所以向心力的数值发生变化也可能做向心运动,CD错误。
故选B。
6.D
【详解】
A.失重状态表示支持面对物体的支持力为零,由地球对它的吸引力提供向心力,不是平衡状态,故A错误;
B.火车转弯速率小于规定的数值时,火车将要做近心运动,内轨受到的压力会增大,故B错误;
C.汽车过拱桥的最高点时,重力和支持力提供向心力,则有,所以对桥的压力小于汽车的重力,故C错误;
D.汽车过凹形桥的最低点时,加速度向上,处于超重状态,故D正确。
故选D。
7.C
【详解】
A.小球恰好能通过圆轨道最高点,在最高点,细线中拉力为零,小球速度,A错误;
B.当小球运动到最高点时,细线中拉力为零,台秤的示数为Mg,但不是最小,B错误;
C.小球在a、b、c三个位置时,小球竖直方向都只受重力,小球均处于完全失重状态,台秤的示数相同,C正确;
D.小球从c点运动到最低点的过程中增加,方向向上,球处于超重状态,台秤的示数增大,人处于静止状态,不会有超重失重状态,D错误。
故选C。
8.B
【详解】
B球通过最低点时,受到重力和拉力的作用作圆周运动,根据牛顿第二定律得
据题意有,解得
B球通过最低点时,以A球为研究对象,受到重力以及向上的拉力和向下的拉力,由牛顿第二定律得

解得
故B正确,ACD错误。
故选B。
9.C
【详解】
A、B、同轴传动角速度相等,故,由于,根据,有,故A错误,B错误;
C、D、由于,根据可知,故C正确,D错误;
故选C.
10.A
【详解】
A.小球在最高点时的最小速度,A错误;
B.小球在最高点,速度大于时,杆对球的作用力为拉力,速度小于时,杆对球的作用力为支持力,B正确;
C.小球在最高点,速度大于时,杆对球的作用力为拉力,根据牛顿第二定律得
则小球在最高点时的速度v由逐渐增大,杆对小球的拉力也逐渐增大,C正确;
D.小球在最低点时,杆对球的作用力一定为拉力,D正确。
故选A。
11.D
【详解】
A项:如图所示,
小球A和B紧贴内壁分别在水平面内做匀速圆周运动,由于A和B的质量相同,小球A和B在两处的合力相同,即它们做圆周运动时的向心力相同,由公式,由于球A运动的半径大于B球的半径,F和m相同时,半径大的角速度小,故A错误;
B项:由向心力公式,由于球A运动的半径大于B球的半径 ,F和m相同时,半径大的线速度大,故B错误;
C项:两球的向心力相等,由知,半径大的周期大,故C错误;
D项:由平行四边形定则可知,,质量相等,则支持力相等,A球对筒壁的压力必定等于B球对筒壁的压力,故D正确.
故选D.
12.A
【详解】
A.螺丝帽做圆周运动,受到竖直向下的重力、水平方向的弹力和竖直向上的最大静摩擦力,螺丝帽在竖直方向上没有加速度,根据牛顿第二定律得知,螺丝帽的重力与最大静摩擦力平衡,选项A正确;
B.螺丝帽做圆周运动,根据牛顿第二定律得

联立解得
选项B错误;
C.螺丝帽做匀速圆周运动,由弹力提供向心力,所以弹力方向水平向里,指向圆心,选项C错误;
D.若杆的转动加快,角速度ω增大,螺丝帽受到的弹力N增大,最大静摩擦力增大,螺丝帽不可能相对杆发生运动,选项D错误。
故选A。
13.C
【详解】
小车突然停止运动,小球B也停止运动
小车突然停止运动,小球A做圆周运动
解得
所以
FA∶FB=3∶1
故选C。
14.ACD
【详解】
ABC.根据向心力公式
得,加速度为
线速度为
角速度为
B球细线与竖直方向的夹角较大,则B的加速度比A球的加速度大,两球Lcosθ相等,则两球的角速度相等,B球的轨道半径较大,细线与竖直方向的夹角较大,则线速度较大,即B的线速度比B的线速度大,B错误,AC正确。
D.根据竖直方向上平衡有
B球与竖直方向的夹角较大,则B所受细线的拉力较大,D正确。
故选ACD。
15.ABC
【详解】
当小物体转到圆盘的最低点刚要滑动时,所受的静摩擦力沿斜面向上达到最大时,角速度为ω1,由牛顿第二定律得:
代入数据解得:
当小物体转到圆盘的最高点刚要滑动时,所受的静摩擦力沿斜面向下达到最大时,角速度为ω2,同理
虽然,但小物体从最高点向最低点转动过程中,摩擦力和重力无法提供出满足向心力出来,所以要保证小物体与圆盘始终保持相对静止,圆盘的角速度应取其通过最低点的最大角速度,故D错误,ABC正确。
故选ABC。
16.BD
【详解】
AC.当圆盘转速从零缓慢转动,A、B做圆周运动,所以静摩擦力指向圆心,随着转速增大,静摩擦力增大,当B受到的静摩擦达到最大时,绳对A有拉力,则A的合力为
可看出,转速越大A受的静摩擦越小,当转速达到一定值时,A受的指向圆心的静摩擦等于零,转速继续增大,A受的静摩擦方向沿半径向外,故AC错误;
BD.物体恰好滑动时,有

此时
故BD正确。
故选BD。
17. 失重
【详解】
设汽车在凸形桥最高点受到的桥面支持力为F,根据牛顿第二定律得
可得
可知汽车处于失重状态。
18. 1.0×104 40
【详解】
试题分析:汽车过桥时,恰好对桥的压力为零,说明重力完全充当向心力,故有,根据牛顿第二定律可得:,解得
19. 3
【详解】
0~6s内绳子的拉力不变,知

6~10s内拉力大小不变,知
因为,则,两钉子之间的间距
因为第一次碰到钉子需要的时间:
则从第一次碰到钉子到第二次碰到钉子需时间:
从第二次碰到钉子到第三次碰到钉子需时间:
从第三次碰到钉子到第四次碰到钉子需时间:
20.
【详解】
若盒子在最高点A时盒子与小球之间恰好无作用力,说明重力提供向心力,即
mg = m
由于盒子做匀速圆周运动,故盒子在B点时的速度大小
vB =
此时球需要的向心力为
F = m = mg
该向心力是由重力和盒子对球的作用力共同作用形成的,即重力与盒子对球作用力的合力等于向心力,所以
F盒 = =
21.(1),;(2);(3);
【详解】
(1)小球受重力和拉力作用,两个力的合力提供向心力,如图
沿y轴方向

向心力
(2)根据牛顿第二定律得
解得
(3)小球运动的角速度大小
周期
22.(1)38000N (2)10m / s
【详解】
(1)当汽车以的速度通过凸形桥的最高点,根据牛顿第二定律得:
解得:
由牛顿第三定律知对桥面的压力是38000N
(2)当对桥面刚好没有压力时,速度最大,根据牛顿第二定律得:
解得:
23.(1)6m/s,7m/s;(2)竖直圆轨道的半径不能大于0.98m;(3)6次
【详解】
(1)小物块抛出后至A点过程做平抛运动,依题意有
解得
小物块沿倾斜轨道从A至B过程,由动能定理
解得
(2)设小物块通过最高点时速度大小至少为v,则有
从B点至圆轨道最高点过程,由机械能守恒定律,有
解得
R=0.98m
故竖直圆轨道的半径不能大于0.98m。
(3)设小物块第一次进入竖直圆轨道上升的最大高度为h1,则由机械能守恒定律,有
解得
(若保证小物块不会脱离轨道并且能够滑回倾斜轨道AB,则圆轨道的半径不小于2.45m)
设小物块第一次滑回倾斜轨道AB,沿斜面上升至距离B点L1处速度减小到0,则由动能定理有

设小物块第二次进入竖直圆轨道上升的最大高度为h1,则由动能定理,有

设以后小物块每次进入竖直圆轨道上升的最大高度依次为h3、h4、…同理可分析,得到
因为h4已经小于0.02m,故小物块共有6次通过圆轨道上距离水平轨道高为0.02m的某一点。
24.
【详解】
小球滑到达管道的顶端,设小球受重力和管道的作用力,则
由于
所以
说明小球在管道最高点不受管道的作用力,仅受重力作用,故小球的受力示意图为
答案第1页,共2页